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1、普通高等院校计算机专业（本科）教材普通高等院校计算机专业（本科）教材数据库数据库实用教程实用教程丁宝康丁宝康 董健全编著董健全编著清华大学出版社1知识材料前前言言一、一、为何学习数据库为何学习数据库1.数数据据库库技技术术是是计计算算机机软软件件领领域域的的一一个个重重要要分分支支。数数据据库库技技术术的的发发展展，使使它它已已经经成成为为现现代代信信息息技技术术的的重重要要组组成成部部分分，是是现现代代计计算算机机信信息息系系统统和和计计算算机机应应用用系系统统的的基基础础和和核核心心。因因此此，在在衡衡量量一一个个国国家家信信息息化化的的程程度度时时，其其数数据据库库的的建建设设规规模模、
2、数数据据库库信信息息量量的的大大小和使用程度也就成为重要的标志之一。小和使用程度也就成为重要的标志之一。2.目前世界上已有数以百万计的数据库系统在运行，其目前世界上已有数以百万计的数据库系统在运行，其应用已深人到人类社会生活的各个领域。当今的管应用已深人到人类社会生活的各个领域。当今的管理信息系统（理信息系统（MIS）、）、办公信息系统（办公信息系统（OIS）、）、计算计算机辅助设计与制造（机辅助设计与制造（CADCAM）、）、计算机集成制计算机集成制造系统（造系统（CIMS）、）、地理信息系统（地理信息系统（GIS）等都以数等都以数据库技术为基础。据库技术为基础。2知识材料前前言言二、二、中
3、国的数据库技术的现状中国的数据库技术的现状我我国国引引进进数数据据库库技技术术始始于于70年年代代末末，从从微微型型计计算算机机上上运运行行的的数数据据库库到到当当前前的的大大型型数数据据库库系系统统的的引引入入和和应应用用，已已经经有有20多多年年的的历历史史。20多多年年来来，虽虽然然在在微微型型计计算算机机数数据据库库知知识识的的普普及及和和应应用用上上取取得得了了很很大大的的进进展展和和成成绩绩，在在大大型型数数据据库库系系统统的的开开发发和和应应用用上上也也取取得得了了进进步步，甚甚至至还还有有了了国国产产化化的的数数据据库库软软件件，但但如如果果从从对对数数据据库库系系统统的的应应
4、用用效效果果和和对对数数据据库库技技术术的的掌掌握握上上来来比比较较，则则与与发发达达国国家家之之间间仍仍然然存存在在较较大大的的差差距距，特特别别是是在在大大型型数数据据库库系系统统的的开开发发、建建设设和和应用水平差距更大。应用水平差距更大。3知识材料三、三、本课程的学习目标本课程的学习目标数数据据库库是是普普通通高高校校计计算算机机专专业业和和信信息息管管理理专专业业一一门门专专业业基基础础课课、一一门门重重要要的的课课程程。它它的的主主要要任任务务是是如如何何科科学学地地组组织织和和储储存存数数据据，如如何何高高效效地地使使用用和和管管理理数数据据。目目的的是是使使学学生生掌掌握握数数
5、据据库库的的基基本本原原理理、方方法法和和应应用用技技术术，能能有有效效使使用用现现有有的的数数据据库库管管理理系系统统和和软软件件开开发发工工具具，掌掌握握数数据据库库结结构构的设计和数据库应用系统的开发方式。的设计和数据库应用系统的开发方式。4知识材料第第1章章数据库发展史数据库发展史从从20世世纪纪50年年代代开开始始，计计算算机机的的应应用用由由科科学学研研究究部部门门逐逐渐渐扩扩展展到到企企业业、行行政政部部门门。至至60年年代代，数数据据处处理理已已成成为为计计算算机机的的主主要要应应用用。数数据处理也称为信息处理。据处理也称为信息处理。数数据据处处理理是是指指对对各各种种形形式式
6、的的数数据据进进行行收收集集、储储存存、加加工工和和传传播播的的一一系系列列活活动动的的总总和和其其目目的的是是从从大大量量的的、原原始始的的数数据据中中抽抽取取、推推导导出出对对人人们们有有价价值值的的信信息息以以作作为为行行动动和和决决策策的的依依据据；是是为为了了借借助助计计算算机机科科学学地地保保存存和和管管理理复复杂杂的的大大量量的的数数据据，以以便便人人们们能能方方便便而而充充分分地地利利用用这这些些宝贵的信息资源。宝贵的信息资源。5知识材料第第1章章数据库发展史数据库发展史数数据据管管理理是是指指数数据据的的收收集集、整整理理(分分类类)、组组织织（编编码码）、存存储储、维维护护
7、、检检索索、传传送送等等操操作作，这这部部分分操操作作是是数数据据处处理理业业务务的的基基本本环环节节，而而且且也也是是任任何何数数据据处处理理业业务务中中必必不不可可少少的的共共有有部部分分，数数据据处处理理的的中中心心问问题题是是数数据据管管理理。本本章章介介绍绍自自从从有有计计算算机机以以来来数数据据管管理理技技术术的的发发展展阶阶段段：人人工工管管理理阶阶段段、文文件件系系统统阶阶段段、倒倒排排文文件件系系统统阶阶段段和和数数据据库库阶阶段段，以以及及数数据据库库的的发发展展趋趋向。向。6知识材料11数据管理技术的发展数据管理技术的发展计算机的数据处理应用，首先要把大量的计算机的数据处
8、理应用，首先要把大量的数据存放在存储器中。存储器的容量、存储速数据存放在存储器中。存储器的容量、存储速率直接影响到数据管理技术的发展。存储器的率直接影响到数据管理技术的发展。存储器的发展，为数据库技术提供了良好的物质基础。发展，为数据库技术提供了良好的物质基础。使用计算机以后，数据处理的速度和规模使用计算机以后，数据处理的速度和规模无论相对于手工方式还是机械方式都是无可比无论相对于手工方式还是机械方式都是无可比拟的，随着数据处理量的增长，产生了数据管拟的，随着数据处理量的增长，产生了数据管理技术。数据管理技术的发展，与计算机硬件理技术。数据管理技术的发展，与计算机硬件（主要是外部存储器）、系统
9、软件及计算机应（主要是外部存储器）、系统软件及计算机应用的范围有着密切的联系。用的范围有着密切的联系。7知识材料1.1 数据库的由来和发展v磁盘容量的发展磁盘容量的发展时间（年）19561965197119781981198519952003容量（MB轴）53010060012005000100001800008知识材料1.1.1人工管理阶段（人工管理阶段（50年代中期以前）年代中期以前）v这一阶段计算机主要用于这一阶段计算机主要用于科学计算科学计算。v硬硬件件中中的的外外存存只只有有卡卡片片、纸纸带带、磁磁带带，没没有有磁磁盘等直接存取设备。盘等直接存取设备。v软软件件只只有有汇汇编编语语言
10、言，没没有有操操作作系系统统和和管管理理数数据据的软件。的软件。v数据处理的方式基本上是数据处理的方式基本上是批处理批处理。人工管理阶段的特点如下：人工管理阶段的特点如下：1.数据不保存数据不保存v因因为为当当时时计计算算机机主主要要用用于于科科学学计计算算，对对于于数数据据保存的需求尚不迫切。保存的需求尚不迫切。9知识材料2.系统没有专用的软件对数据进行管理系统没有专用的软件对数据进行管理v每每个个应应用用程程序序都都要要包包括括数数据据的的存存储储结结构构、存存取取方方法法、输输入入方方式式等等，程程序序员员编编写写应应用用程程序序时时，还还要要安安排排数数据据的的物物理理存存储储，因此程
11、序员负担很重。因此程序员负担很重。3.只有程序的概念，没有文件的概念只有程序的概念，没有文件的概念v数数据据的的组组织织方方式式必必须须由由程程序序员员自自行行设设计计与安排。与安排。4.数数据据是是面面向向程程序序的的，一一组组数数据据只只能能对对应应一个程序。一个程序。10知识材料数据不具有独立性数据不具有独立性v程程序序依依赖赖于于数数据据，如如果果数数据据的的类类型型、格格式式、或或输输入入输输出出方方式式等等逻逻辑辑结结构构或或物物理理结结构构发发生生变变化化，必须对应用程序做出相应的修改。必须对应用程序做出相应的修改。在人工管理阶段，程序与数据之间的关系可在人工管理阶段，程序与数据
12、之间的关系可用下图表示。用下图表示。应用程序1数据集1应用程序2数据集2数据集3应用程序311知识材料1.1.2文文件件系系统统阶阶段段（50年年代代后后期期至至60年年代中期代中期）v这这一一阶阶段段，计计算算机机不不仅仅用用于于科科学学计计算算，还还大大量量用于信息管理。用于信息管理。v大量的数据存储、检索和维护成为紧迫的需求。大量的数据存储、检索和维护成为紧迫的需求。v硬件有了磁盘、磁鼓等直接存储设备。硬件有了磁盘、磁鼓等直接存储设备。v在软件方面，出现了高级语言和操作系统。在软件方面，出现了高级语言和操作系统。v操操作作系系统统中中有有了了专专门门管管理理数数据据的的软软件件，一一般般
13、称称为文件系统。为文件系统。v处理方式有批处理，也有联机处理。处理方式有批处理，也有联机处理。12知识材料文件管理数据的特点如下：文件管理数据的特点如下：1.数据以文件形式可长期保存下来数据以文件形式可长期保存下来v用用户户可可随随时时对对文文件件进进行行查查询询、修修改改和和增增删删等等处理。处理。2.文件系统可对数据的存取进行管理文件系统可对数据的存取进行管理v程程序序员员只只与与文文件件名名打打交交道道，不不必必明明确确数数据据的的物理存储，大大减轻了程序员的负担。物理存储，大大减轻了程序员的负担。3.文件形式多样化文件形式多样化v有有顺顺序序文文件件、倒倒排排文文件件、索索引引文文件件
14、等等，因因而而对对文文件件的的记记录录可可顺顺序序访访问问，也也可可随随机机访访问问，更便于存储和查找数据。更便于存储和查找数据。13知识材料4.程序与数据间有一定独立性程序与数据间有一定独立性由由专专门门的的软软件件即即文文件件系系统统进进行行数数据据管管理理，程程序序和和数数据据间间由由软软件件提提供供的的存存取取方方法法进进行行转转换换，数数据据存存储储发发生生变变化化不不一一定定影影响响程程序序的的运运行。行。5.对数据的操作以记录为单位。对数据的操作以记录为单位。这这是是由由于于文文件件中中只只存存储储数数据据，不不存存储储文文件件记记录录的的结结构构描描述述信信息息。文文件件的的建
15、建立立、存存取取、查查询询、插插人人、删删除除修修改改等等所所有有操操作作，都都要要用用程程序来实现序来实现14知识材料在在文文件件系系统统阶阶段段，程程序序与与数数据据之之间间的的关关系系可用图可用图1.2表示。表示。文件n应用程序1应用程序2应用程序n文件1文件2文件系 统图图1.2 文件系统阶段文件系统阶段 15知识材料1.1.3文件系统的缺陷文件系统的缺陷与与人人工工管管理理阶阶段段相相比比，文文件件系系统统阶阶段段对对数数据据的的管管理理有有了了很很大大的的进进步步，但但一一些些根根本本性性问问题题仍仍没没有彻底解决，主要表现在以下三方面：有彻底解决，主要表现在以下三方面：1.数据冗
16、余数据冗余（Redundancy）由由于于文文件件之之间间缺缺乏乏联联系系，造造成成每每个个应应用用程程序序都都有有对对应应的的文文件件，有有可可能能同同样样的的数数据据在在多多个个文文件件中重复存储。中重复存储。2.不一致性（不一致性（Inconsistency）这这往往往往是是由由数数据据冗冗余余造造成成的的，在在进进行行更更新新操操作作时时，稍稍不不谨谨慎慎，就就可可能能使使同同样样的的数数据据在在不不同同的的文件中不一样。文件中不一样。3.数据联系弱（数据联系弱（Poordatarelationship）这是由于文件之间相互独立，缺乏联系造成的。这是由于文件之间相互独立，缺乏联系造成的
17、。16知识材料例例11某某单单位位添添置置了了一一台台计计算算机机，各各部部门门纷纷纷纷在在计计算算机机中中建建立立了了文文件件。譬譬如如建建立立了了职职工工档档案文件、职工工资文件和职工保健文件案文件、职工工资文件和职工保健文件17知识材料114倒排文件系统阶段倒排文件系统阶段在在20世世纪纪60年年代代中中期期，人人们们对对文文件件系系统统加加以以扩扩充充，研研制制成成倒倒排排文文件件系系统统。文文件件是是索索引引文文件件的的推推广广，对对每每个个字字段段都都提提供供单单独独的的索索引引。因因此此，倒倒排排文文件件很很适适合合于于信信息息检检索索系系统统。不不幸幸的的是是它它们们在在存存储
18、储方方面面是是相相当当昂昂贵贵的的，因因为为这这些些索索引引可可能能比比数数据据占占有有更更多多的的存存储储空空间间。由由于于一一个个数数据据记记录录的的任任何何变变化化会会影影响响到到一一个个或或多多个个索索引引，因此数据的更新比较复杂和困难。因此数据的更新比较复杂和困难。20世世 纪纪 60年年 代代 中中 期期 出出 现现 的的 许许 多多 系系 统统（Database或或Databank）还还不不能能真真正正地地称称为为数数据据库库系系统统，其其实实都都是是倒倒排排文文件件系系统统。在在数数据据库库产产生生之之前前，倒倒排排文文件件系系统统在在当当时时的的商商务务处处理理中起了很大的作
19、用。中起了很大的作用。18知识材料1.2数据库技术的产生和发展数据库技术的产生和发展1.2.1数据库技术的产生（数据库技术的产生（60年代末开始）年代末开始）v60年年代代后后期期，计计算算机机应应用用于于管管理理的的规规模模更更加加庞庞大，数据量急剧增加；大，数据量急剧增加；v硬硬件件方方面面出出现现了了大大容容量量磁磁盘盘，使使计计算算机机联联机机存存取大量数据成为可能；取大量数据成为可能；v硬硬件件价价格格下下降降，而而软软件件价价格格上上升升，使使开开发发和和维维护系统软件的成本增加。护系统软件的成本增加。v文文件件系系统统的的数数据据管管理理方方法法已已无无法法适适应应开开发发应应用
20、用系统的的需要。系统的的需要。v为为解解决决多多用用户户、多多个个应应用用程程序序共共享享数数据据的的需需求求，出出现现了了统统一一管管理理数数据据的的专专门门软软件件系系统统，即即数数据据库管理系统库管理系统。19知识材料数数据据的的共共享享含含义义是是多多种种应应用用、多多种种语语言言互互相覆盖地共享数据集合，如下图所示。相覆盖地共享数据集合，如下图所示。20知识材料v数据管理技术进人数据库阶段的标志是数据管理技术进人数据库阶段的标志是20世纪世纪60年代末的三件大事：年代末的三件大事：IMS系统、系统、DBTG报告报告和和EFCodd的文章的文章v（1）1968年美国的年美国的IBM公司
21、推出了世界上第公司推出了世界上第一个数据库信息管理系统一个数据库信息管理系统IMS（InformationManagementSystem），它是基于层次模它是基于层次模型的。型的。v（2）1969年美国数据系统语言协会年美国数据系统语言协会（CODASYL）的数据库任务组（的数据库任务组（DBTG）发发表了网状数据模型的表了网状数据模型的DBTG报告。报告。v（3）1970年美国年美国IBM公司的高级研究员公司的高级研究员E.F.Codd连续发表论文，提出了关系数据模型，连续发表论文，提出了关系数据模型，奠定了关系数据库的理论基础。奠定了关系数据库的理论基础。v以数据库为中心的数据库系统，是
22、当代数据管以数据库为中心的数据库系统，是当代数据管理的主要方式。理的主要方式。21知识材料122数据库阶段的数据管理特点数据库阶段的数据管理特点1.采用数据模型表示复杂的数据结构。采用数据模型表示复杂的数据结构。 v按按照照某某种种数数据据模模型型，将将全全组组织织的的各各种种数数据据组组织织到到一一个个结结构构化化的的数数据据库库中中，整整个个组组织织的的数数据据不不是是一一盘盘散散沙沙，可可表表示示出出数数据之间的有机关联据之间的有机关联v数数据据不不再再面面向向某某个个应应用用程程序序而而是是面面向向整整个个系系统统，当当前前所所有有用用户户可可同同时时存存取取库库中中的数据。的数据。v
23、这这样样便便减减少少了了不不必必要要的的数数据据冗冗余余，节节约约存存储储空空间间，同同时时也也避避免免了了数数据据之之间间的的不不相容性与不一致性。实现了数据共享相容性与不一致性。实现了数据共享22知识材料2.数据独立性高数据独立性高v数据的独立性是指逻辑独立性和物理独立性。数据的独立性是指逻辑独立性和物理独立性。v数数据据的的逻逻辑辑独独立立性性是是指指当当数数据据的的总总体体逻逻辑辑结结构构改改变变时时，数数据据的的局局部部逻逻辑辑结结构构不不变变，由由于于应应用用程程序序是是依依据据数数据据的的局局部部逻逻辑辑结结构构编编写写的的，所所以以应应用用程程序序不不必必须须修修改改，从从而而
24、保保证证了了数数据据与与程程序序间的逻辑独立性。间的逻辑独立性。例例如如，在在原原有有的的记记录录类类型型之之间间增增加加新新的的联联系系，或或在在某某些些记记录录类类型型中中增增加加新新的的数数据据项项，均均可可确确保保数数据据的的逻辑独立性。逻辑独立性。v数数据据的的物物理理独独立立性性是是指指当当数数据据的的存存储储结结构构改改变变时时，数数据据的的逻逻辑辑结结构构不不变变，从从而而应应用用程程序序也也不不必改变。必改变。例例如如，改改变变存存储储设设备备和和增增加加新新的的存存储储设设备备，或或改改变变数据的存储组织方式，均可确保数据的物理独立性。数据的存储组织方式，均可确保数据的物理
25、独立性。23知识材料24知识材料3.数据库系统为用户提供了方便的用户接口。数据库系统为用户提供了方便的用户接口。用户可以使用查询语言或终端命令操作数据库，也可用户可以使用查询语言或终端命令操作数据库，也可以用程序方式（如用以用程序方式（如用COBOL、C一类高级语言和数一类高级语言和数据库语言联合编制的程序）操作数据库。据库语言联合编制的程序）操作数据库。)4.有统一的数据控制功能有统一的数据控制功能v数数据据库库为为多多个个用用户户和和应应用用程程序序所所共共享享，对对数数据据的的存存取取往往往往是是并并发发的的，即即多多个个用用户户可可以以同同时时存存取取数数据据库库中中的的数数据据，甚甚
26、至至可可以以同同时时存存取取数数据据库库中中的的同同一一个个数数据据，为为确确保保数数据据库库数数据据的的正正确确有有效效和和数数据据库库系系统统的的有有效效运运行行，数据库管理系统提供下述四方面的数据库管理系统提供下述四方面的数据控制功能数据控制功能。（1）数数据据的的安安全全性性（security）控控制制：防防止止不不合合法法使使用用数数据据造造成成数数据据的的泄泄露露和和破破坏坏，保保证证数数据据的的安安全全和和机密；机密；例例如如，系系统统提提供供口口令令检检查查或或其其他他手手段段来来验验证证用用户户身身份份，防防止止非非法法用用户户使使用用系系统统；也也可可以以对对数数据据的的存
27、存取取权权限限进进行行限制，只有通过检查后才能执行相应的操作。限制，只有通过检查后才能执行相应的操作。25知识材料（2）数数据据的的完完整整性性(integrity)控控制制：系系统统通通过过设设置置一一些些完完整整性性规规则则以以确确保保数数据据的的正正确性、有效性和相容性确性、有效性和相容性正正确确性性是是指指数数据据的的合合法法性性，如如年年龄龄属属于于数数值值型型数数据，只能含据，只能含0,1,9，不能含字母或特殊符号；，不能含字母或特殊符号；有有效效性性是是指指数数据据是是否否在在其其定定义义的的有有效效范范围围，如如月月份只能用份只能用112之间的正整数表示；之间的正整数表示；相相
28、容容性性是是指指表表示示同同一一事事实实的的两两个个数数据据应应相相同同，否否则就不相容，如一个人不能有两个性别。则就不相容，如一个人不能有两个性别。（3）并并发发（concurrency）控控制制：多多用用户户同同时时存存取取或或修修改改数数据据库库时时，防防止止相相互互干干扰扰而而提提供供给给用用户户不不正正确确的的数数据据，并并使使数数据据库库受受到到破坏。破坏。26知识材料（4）数据恢复（）数据恢复（recovery）：当数据库被当数据库被破坏或数据不可靠时，系统有能力将数据库破坏或数据不可靠时，系统有能力将数据库从错误状态恢复到最近某一时刻的正确状态。从错误状态恢复到最近某一时刻的正
29、确状态。5.增加了系统的灵活性增加了系统的灵活性：对数据的操作不一对数据的操作不一定以定以记录为单位，可以以数据项为单位。（数据记录为单位，可以以数据项为单位。（数据的最小的最小存取单位是数据项。既可以存取数据库中某一个数存取单位是数据项。既可以存取数据库中某一个数据项或一组数据项，也据项或一组数据项，也可以存取一可以存取一个记录或一组个记录或一组记录）记录）27知识材料v这个阶段的程序和数据的联系通过数据库管这个阶段的程序和数据的联系通过数据库管理系统实现（理系统实现（DBMS）v从文件系统管理发展到数据库系统管理是信从文件系统管理发展到数据库系统管理是信息处理领域的一个重大变化。息处理领域
30、的一个重大变化。v在文件系统阶段，人们关注的是在文件系统阶段，人们关注的是系统功能的系统功能的设计设计，因此程序设计处于主导地位，数据服，因此程序设计处于主导地位，数据服从于程序设计；从于程序设计；v而在数据库系统阶段，而在数据库系统阶段，数据的结构设计数据的结构设计成为成为信息系统首先关心的问题。（如下页图）信息系统首先关心的问题。（如下页图）v数据库技术经历了以上三个阶段的发展，已数据库技术经历了以上三个阶段的发展，已有了比较成熟的数据库技术，但随着计算机有了比较成熟的数据库技术，但随着计算机软硬件的发展，数据库技术仍需不断向前发软硬件的发展，数据库技术仍需不断向前发展展28知识材料29知
31、识材料123数据库技术的术语数据库技术的术语在在数数据据库库应应用用中中，常常用用到到DB、DBMS、DBS等术语，形式定义如下。等术语，形式定义如下。v定义定义1.1数据库数据库（Database，简记为简记为DB）DB是是长长期期存存储储在在计计算算机机内内、有有组组织织的的、统统一一管管理理的的相相关关数数据据的的集集合合。DB能能为为各各种种用用户户共共享享，具具有有较较小小冗冗余余度度、数数据据间间联联系系紧紧密密而而又又有有较较高高的的数据独立性等特点。数据独立性等特点。v定定 义义 1.2 数数 据据 库库 管管 理理 系系 统统 （ DatabaseManagementSyst
32、em，简记为简记为DBMS）DBMS是是位位于于用用户户与与操操作作系系统统（OS）之之间间的的一一层层数数据据管管理理软软件件（见见图图15），它它为为用用户户或或30知识材料应应用用程程序序提提供供访访问问DB的的方方法法，包包括括DB的的建建立立、查查询询、更更新新及及各各种种数数据据控控制制。DBMS总总是是基基于于某某种种数数据据模模型型，可可以以分分为为层层次次型型、网网状状型型、关关系型和面向对象型等。系型和面向对象型等。定义定义13数据库技术数据库技术数数据据库库技技术术是是研研究究数数据据库库的的结结构构、存存储储、设设计计、管管理理和和使使用用的的一一门门软软件件学学科科。
33、数数据据库库技技术是一门综合性较强的学科。术是一门综合性较强的学科。v定定义义14数数据据库库系系统统（DatabaseSystem，简简记记为为DBS）DBS是是实实现现有有组组织织地地、动动态态地地存存储储大大量量关关联联数数据据、方方便便多多用用户户访访问问的的计计算算机机硬硬件件、软软件件和和数数据据资资源源组组成成的的系系统统，即即它是采用数据库技术的计算机系统它是采用数据库技术的计算机系统31知识材料(补充：补充：数据库技术的研究领域）数据库技术的研究领域）数据库学科的研究范围主要包括以下三个领域数据库学科的研究范围主要包括以下三个领域:1.数据库管理系统软件的研制数据库管理系统软
34、件的研制vDBMS是数据库系统的基础。是数据库系统的基础。DBMS的的研研制制包包括括研研制制DBMS本本身身及及以以DBMS为为核核心心的一组相互联系的软件系统，包括工具软件和中间件。的一组相互联系的软件系统，包括工具软件和中间件。研制的目标是提高系统的性能和提高用户的生产率。研制的目标是提高系统的性能和提高用户的生产率。2.数据库设计数据库设计v数据库设计的研究范围包括：数据库设计的研究范围包括：数据库的设计方法、设计工具和设计理论的研究，数据库的设计方法、设计工具和设计理论的研究，数据模型和数据建模的研究，数据模型和数据建模的研究，计算机辅助数据库设计及其软件系统的研究，计算机辅助数据库
35、设计及其软件系统的研究，数据库设计规范和标准的研究等。数据库设计规范和标准的研究等。32知识材料3.数据库理论数据库理论v数数据据库库理理论论的的研研究究主主要要集集中中于于关关系系规规范范化化理理论论、关关系数据理论系数据理论等。等。v近近年年来来，随随着着人人工工智智能能与与数数据据库库理理论论的的结结合合以以及及并并行行计计算算技技术术的的发发展展，数数据据库库逻逻辑辑演演绎绎和和知知识识推推理理、并行算法等都成为新的研究方向。并行算法等都成为新的研究方向。v随着数据库应用领域的不断扩展，计算机技术的迅随着数据库应用领域的不断扩展，计算机技术的迅猛发展，数据库技术与人工智能技术、网络通信
36、技猛发展，数据库技术与人工智能技术、网络通信技术、并行计算技术等到相互渗透、相互结合，使数术、并行计算技术等到相互渗透、相互结合，使数据库技术不断涌现新的研究方向。据库技术不断涌现新的研究方向。本书介绍数据库的基本概念、基本技术和基本本书介绍数据库的基本概念、基本技术和基本理论，是进行上述三个领域进一步研究的基础理论，是进行上述三个领域进一步研究的基础33知识材料124数据库技术的发展数据库技术的发展20世世纪纪70年年代代，层层次次、网网状状、关关系系等等三三大大数数据据库库系系统统奠奠定定了了数数据据库库技技术术的的概概念念、原原理理和和方方法法。从从80年年代代起起，数数据据库库技技术术
37、不不断断与与其其他他计计算算机机分分支支结结合合，向向高高一一级级的的数数据据库库技技术术发发展展。高高级级数数据据库库技技术术有有以以下一些分支。下一些分支。1分布式数据库技术分布式数据库技术在在这这一一阶阶段段以以前前的的数数据据库库系系统统是是集集中中式式的的。随随着着小小型型计计算算机机和和微微型型计计算算机机的的普普及及，随随着着计计算算机机网网络络软软件件和和远远程程通通信信的的发发展展，分分布布式式数数据据库库系系统统崛崛起起了了分布式数据库系统主要有下面三个特点：分布式数据库系统主要有下面三个特点：（1）数数据据库库的的数数据据物物理理上上分分布布在在各各个个场场地地，但但逻逻
38、辑辑上是一个整体。上是一个整体。34知识材料（2）每每个个场场地地既既可可以以执执行行局局部部应应用用（访访问问本本地地DB），也可以执行全局应用（访问异地也可以执行全局应用（访问异地DB）。）。（3）各各地地的的计计算算机机由由数数据据通通信信网网络络相相连连接接。本本地地计计算算机机单单独独不不能能胜胜任任的的处处理理任任务务，可可以以通通过过通通信信网网络络取取得得其其他他DB和计算机的支持。和计算机的支持。分分布布式式数数据据库库系系统统兼兼顾顾了了集集中中管管理理和和分分布布处处理理两两个个方方面，因而有良好的性能，具体结构如下图面，因而有良好的性能，具体结构如下图35知识材料2面向
39、对象数据库技术面向对象数据库技术面面向向对对象象数数据据库库是是面面向向对对象象的的程程序序设设计计技技术术与与数数据据库库技技术结合的产物。术结合的产物。主要有以下两个特点：主要有以下两个特点：（1）面面向向对对象象数数据据模模型型能能完完整整地地描描述述现现实实世世界界的的数数据据结结构构，能表达数据间嵌套、递归的能表达数据间嵌套、递归的联系。联系。（2）具具有有面面向向对对象象技技术术的的封封装装性性（把把数数据据与与操操作作定定义义在在一一起起）和和继继承承性性（继继承承数数据据结结构构和和操操作作）的的特特点点，提提高高了了软软件件的的可可重用性。重用性。3各种新型的数据库技术各种新
40、型的数据库技术出出现现许许多多新新的的分分支支。如如：演演绎绎数数据据库库，主主动动数数据据库库，基基于于逻逻辑辑的的数数据据库库，时时态态数数据据库库，模模糊糊数数据据库库，模模糊糊演演绎绎数数据据库库，并并行行数数据据库库，多多媒媒体体数数据据库库，内内存存数数据据库库，联联邦邦数数据据库库，工作流数据库，工程数据库，地理数据库等。工作流数据库，工程数据库，地理数据库等。36知识材料常见的关系数据库v 关系数据库已成为目前应用最广泛的数据库系统，v如现在广泛使用的小型数据库系统Foxpro、Acess，大型数据库系统Oracle、DB/2、Sybase、SQL Server等都是关系数据库
41、系统。37知识材料小小结结本本章章先先介介绍绍数数据据库库管管理理技技术术中中的的人人工工管管理理、文文件件系系统统和和倒倒排排文文件件系系统统三三个个阶阶段段的的特特点点同同时时指指出出文文件件系统的三个缺陷：数据的冗余、不一致性和联系弱。系统的三个缺陷：数据的冗余、不一致性和联系弱。接接着着介介绍绍数数据据库库技技术术的的产产生生及及特特点点。数数据据库库技技术术从从产产生生的的开开始始沿沿着着层层次次。网网状状、关关系系等等三三个个分分支支发发展展。数数据据库库设设计计的的一一个个重重要要目目标标是是数数据据独独立立性性，也也就就是是应应该该使使应应用用程程序序和和数数据据库库的的数数据
42、据结结构构之之间间相相互互独独立立，不不受受影影响响。经经过过三三十十余余年年发发展展，数数据据库库技技术术在在理理论论和和应应用上都已相当成熟。用上都已相当成熟。数数据据库库技技术术不不断断与与信信息息技技术术的的其其他他分分支支相相结结合合。数数据据库库技技术术与与网网络络技技术术相相结结合合产产生生了了分分布布式式数数据据库库技技术术。数数据据库库技技术术与与面面向向对对象象技技术术相相结结合合产产生生了了面面向向对对象数据库。数据库技术仍在不断发展中。象数据库。数据库技术仍在不断发展中。38知识材料 本章的重要概念（一）（1）DB、DBMS和DBS的定义（2）数据管理技术的发展阶段人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段和高级数据库技术阶段等各阶段的特点。39知识材料
